Сварочный трансформатор постоянного тока – Для какого вида сварки используются сварочные трансформаторы – принцип действия, устройство и классификация — Сервис-Инструмент

Содержание

Сварочные трансформаторы: принцип действия, конструкция

Особенности применения и устройства сварочных трансформаторов

С появлением электричества появилась возможность соединять металлические элементы с помощью сварки. Для этого применяются специальные сварочные трансформаторы, работающие от трёхфазного и однофазного напряжения. Однофазные модели предназначены для включения в стандартную бытовую сеть 220 Вольт. А трехфазный сварочный аппарат, чаще всего, применяется в производственных целях, он обладает большой мощностью, габаритами и продолжительной эксплуатацией без перерыва. Однако есть на рынке данной техники и универсальные устройства, которые могут работать и от 220 В, и от 380В. Разумеется, что для разных материалов существует свой индивидуальный процесс сварки, поэтому каждый сварочный агрегат оборудован системой регулировки и точной настройки.

Принцип действия сварочного трансформатора

По принципу действия он не отличается от другого обычного понижающего трансформатора, только вот токи вторичной обмотке уж очень высокие, так как он работает в режиме короткого замыкания. Если закоротить вторичную обмотку обычного трансформатора, то в таком режиме он проработает недолго, так как она быстро перегреется и выйдет из строя. Вторичная обмотка сварочного рассчитана на большие токи, поэтому и выполнена медным проводом большого сечения. Напряжение U2 (на выводах вторичной обмотки) напрямую зависит от количества витков в ней.Трансформатор

Конечно же, мало только уменьшить выходное напряжение, нужно ещё и изменять силу тока. Для этого трансформаторы оборудуются механизмом, раздвигающим обмотки на большее расстояние, тем самым снижая магнитный поток, который, в свою очередь, уменьшает ток во вторичной обмотке.

Устройство и классификация трансформаторов, применяемых в сварочных аппаратах

Любой трансформатор для сваривания металлических различных элементов состоит из:

  1. Магнитопровода;
  2. Изолированную первичную обмотку;
  3. Вторичная обмотка;
  4. Вентилятор, для охлаждения.

В зависимости от сварочных работ происходит и управление процессом сварки,все сварочные агрегаты делятся аппараты переменного и постоянного тока. Конечно же, сам трансформатор не может работать на постоянном токе поэтому сам процесс выпрямления осуществляется после понижения напряжения. Для этого применяются:

  • управляемые тиристоры, которые непросто дают постоянный ток для сварки элементов, но осуществляют изменение силы тока во время этого процесс;
  • неуправляемые вентили диоды, вместе с дросселем.

Назначение сварочного трансформатора

Сварочный понижающий трансформатор является ключевым элементом, создающим дугу во время сварки металлических деталей. Напряжение на выходе этого понижающего устройства, работающего в режиме короткого замыкания, допускается не более 80 Вольт. Для процесса ручной дуговой сварки обязательно нужны электроды. Бытовые трансформаторы для дома выполнены по однофазной схеме обладают небольшими токами при сваривании. Главное, в бытовых условиях также стоит следить и за наличием хорошего контакта в розетке, так как токи в первичной обмотке для квартир и домов тоже очень существенны и не каждая розетка их выдержит.

Сварочные трансформаторы переменного тока

Такая конструкция считается самой не дорогой, но в то же время обладающей неплохими характеристиками сварки чёрных металлов. Для того чтобы регулировать ток и соответственно дугу во время этого процесса сварочный агрегат оборудован раздвижной системой, увеличивающей расстояние между катушками, а также площадь сердечника. Они из-за своей ценовой категории очень распространены на производстве, особенно в цехах с устаревшим оборудованием. Обладают довольно крупными размерами и зачастую устанавливаются стационарно.

И также как регулятор тока для сварочного аппарата, применяются отдельно расположенные дросселя, который добавляет индуктивности в цепь. Самый простой способ, но самый эффективный, регулировки напряжения и силы тока во время выполнения сварочных работ — это вывод нескольких контактных точек со вторичной обмотки. Кончено же, плавности изменения силы дуги в таком аппарате не получится добиться.

Сварочные трансформаторы постоянного тока

Такие приборы более эффективны для сваривания различных материалов обладают меньшими габаритами и плавным регулированием силы тока. Любой трансформатор не может работать на постоянном токе, это факт.

На рисунке показана простейшая схема такого агрегата, которую можно сделать и своими руками. Она гарантирует стабильные выходные характеристики сварочного тока и дуги, которая является ключевым аспектом любой сварки.Схема 1

Сварщики знают, что при работе от положительного зажима выделяется больше тепла, чем от отрицательного. Следовательно для разной толщины металла стоит вырабатывать свою методику.

Существуют и новые разработки в этой отрасли так называемые сварочные аппараты инверторного типа. Трансформатор здесь работает на повышенных частотах, что даёт возможность снизить и габариты устройства, его вес, и токи первичной обмотки без последствий для создания качественной дуги.

Сварочный трансформатор ВДМ

Аппараты ВДМ производственного сварочного многопостового выпрямителя, устанавливается зачастую стационарно и предназначен для сварочных постов дуговой электросварки с помощью металлического электрода. Очень часто ВДМ подключаются к трёхфазной сети 380 Вольт. Во взрывоопасной среде, насыщенной пылью разной фракции, или же содержащей едкие газовые пары, разрушающие сталь и изоляцию, эксплуатация строго запрещена. Конструктивно в ВДМ есть возможность регулировать величину тока реостатом и дросселем.

Как рассчитать сварочный трансформатор

Изготовление трансформатора для сварочных работ, который должен быть близок по своим характеристикам к промышленному образцу, нужно проводить стандартными методиками подсчёта. Данная методика подойдет больше бытовому устройству, она содержит оптимальные значения обмоток и минимальные габаритные размеры сердечника.

Существует два вида сердечника:

  1. броневой;
  2. стержневой;
  3. тороидальный (круглый).

броневой/стрежневой тороидальный

При этом стержневые имеют немного большие показания КПД (коэффициента полезного действия) нежели броневые.

Прежде чем приступить непосредственно к расчету сварочного понижающего трансформатора, необходимо определить его мощность, которая зависит от того какая величина тока нужна для его эксплуатации. Наиболее распространенные варианты от 70 до 150 А. Разумно будет брать максимально допустимые токи вторичной обмотки немного выше порядка 180–200 А.

Мощность сварочного трансформатора переменного тока, и аппарата в целом, будет равна:

P = U2 × I2 × cos (φ) / η

где, U2 – напряжение холостого хода сварочного трансформатора рекомендуется от 30 до 60 Вольт, I2 — ток сварки, cos (φ) угол сдвига фаз между током и напряжением. В случае расчета потребляемой мощности cos (φ) можно взять равным 0,8; η- КПД, для данного устройства примерно можно принять равным 0,7.

А также стоит учесть при этом и продолжительность эксплуатации трансформатора, так как, скорее всего, ему пройдется работать не один час.

Pдл = U2 × I2 × (ПР/100)1/2 × 0.001

ПР — это коэффициент длительности работы в смену, рекомендуется порядка 20-30 %;

Намотка сварочного трансформатора

Зачастую намотка производится уже на имеющееся железо и вот формулы примерного числа витков

С обмотками на одном плече (рисунок ниже, а):

N1 = 7440 × U1/(Sиз × I2)

С разнесенными обмотками (рисунок ниже, б):

N1 = 4960 × U1/(Sиз × I2)

намотка трансформатора

Sиз — измеренное сечение магнитопровода (см2)

Такой способ расчета считается упрощённым. Ниже прилагается формула расчета сечения медного провода, которым непосредственно и будет выполнена намотка.Расчет трансформатора

Плотность тока в обмотках берётся из справочника для медного провода J = 2,5 А/мм2. Для сварочного аппарата постоянного тока ВДМ агрегат оборудуется тремя первичными и тремя вторичными обмотками, поэтому расчёт производится инженерами и без квалификации его проблематично соорудить.

Улучшение сварочного трансформатора

Для улучшения нужно сократить слишком большую вторичную обмотку в 3–4 раза, уменьшив в ней напряжение холостого хода до 22–25 вольт, а вот для стабильного и уверенного зажигания дуги, прибавить небольшую слаботочную обмотку с напряжением 80–110 вольт. Переменный ток каждой из обмоток проходит выпрямление на диодных мостах, после чего обмотки подключаются параллельно друг другу.Схема 2

Но также для усовершенствования и улучшения длительной работы сварочного трансформатора особенно в летнюю жаркую погоду необходимо использовать приточную или же вытяжную вентиляцию.

что это такое и зачем он нужен?

Время чтения: 7 минут

Сварочный трансформатор — это классическая разновидность сварочного аппарата, применяемая уже более ста лет. Трансформаторы зарекомендовали себя как надежные и неприхотливые аппараты, которые способны сварить даже самый толстый металл за счет большой сили сварочного тока. Сейчас трансформаторы используются нечасто, поскольку производители предлагают недорогие функциональные инверторы. Но для профессионалов и сварщиков старой закалки трансформаторы все еще играют большую роль.

сварочный трансформаторсварочный трансформатор

В этой статье мы подробно расскажем, что такое сварочный трансформатор, как он устроен, какие существуют типы сварочных трансформаторов и для чего служит сварочный трансформатор. Этот материал создан специально для тех, кто только изучает азы сварки и выбирает сварочный аппарат для себя.

Содержание статьи

Общая информация

Сварочный аппарат трансформаторного типа — это один из классических представителей сварочного оборудования. Основная функция сварочного трансформатора — преобразование напряжения сети 220В или 380В в низкое, а также преобразование тока от низких до высоких значений. Любой трансформатор (будь он современный или выпущенный 30 лет назад) предназначен для ручной дуговой сварки с применением покрытых электродов.

трансформатор сварочныйтрансформатор сварочный

С помощью трансформатора возможна как бытовая, так и профессиональная или промышленная сварка. В 20 веке сварочные трансформаторы широко использовались для профессиональных сварочных работ, пока их не вытеснили компактные инверторы нового поколения. Тем не менее, трансформаторы все еще используются многими сварщиками.

Достоинства:

  • Низкая стоимость самого аппарата, а также его запчастей и технического обслуживания
  • Неприхотливость к хранению и эксплуатации
  • Высокая ремонтопригодность
  • Большая мощность
  • Возможность сварки толстых металлов

Недостатки:

  • Большой вес и габариты, затрудняющие транспортировку
  • Не интуитивная регулировка силы тока (отсутствуют ручки и кнопки, регулировка осуществляется путем изменения величины индуктивного сопротивления или вторичного напряжения холостого хода)
  • Часто нестабильное горение дуги, затруднительный поджиг

Устройство и принцип работы

Устройство и принцип действия сварочного трансформатора крайне просты. Именно из-за этой особенности трансформаторы настолько ремонтопригодны и недороги в обслуживании.

устройство трансформатораустройство трансформатора

Устройство сварочного трансформатора

Трансформатор состоит из трансформаторного и регуляторного узла. Трансформаторный узел необходим для понижения напряжения, поступающего от сети 220В или 380В. Регулярный узел позволяет установить нужную вам силу тока.

Состав трансформаторного узла может разниться в зависимости от напряжения, необходимого для стабильной работы аппарата. Существуют однофазные, двухфазные и трехфазные аппараты. Однофазный трансформатор состоит из сердечника и двух обмоток. Двухфазный — из двух однофазных. Трехфазный — из трех однофазных соответственно.

Читайте также: Выбираем лучший сварочный аппарат для гаража

Что касается регуляторного узла, то зачастую это дроссель насыщения. Чтобы отрегулировать силу тока необходимо изменить зазор магнитопровода этого дросселя. Как вы понимаете, выполнять подобные манипуляции, каждый раз снимая корпус с аппарата, очень неудобно. Поэтому умельцы выводят на поверхность корпуса специальную ручку, с помощью которой можно механическим образом регулировать силу сварочного тока.

Два этих узла — трансформаторный и регуляторный — являются основой сварочного трансформаторного аппарата. Помимо этих узлов предусмотрены дополнительные устройства. Тем не менее, стандартная схема сварочного трансформатора все равно очень простая. По этой причине трансформаторы крайне редко выходят из строя. Если у трансформатора обнаружились неполадки, их можно легко устранить в домашних условиях.

Принцип работы сварочного трансформатора

В большинстве сварочных аппаратов сварочный ток преобразовывается из постоянного в переменный, чтобы была возможность зажечь дугу. В случае с трансформатором это правило не работает. Это единственный сварочный аппарат, позволяющий выполнять сварку с применением постоянного тока. Все, что необходимо — это адаптировать электрический ток под необходимые вам условия.

Это задача трансформаторного узла, о котором мы говорили выше. Он понижает входное напряжение до необходимого значения. Затем дело за регуляторным узлом, который позволяет точно настроить силу тока. Вот и все. Принцип действия максимально прост. Дополнительно может быть заземление.

Виды трансформаторов

Существуют различные виды сварочных трансформаторов. Они могут классифицироваться по разным критериям: по напряжению сети, по функциональности, по способу регулировки тока, по количеству рабочих постов. Давайте рассмотрим эти критерии подробнее

Напряжение сети

Сварочный трансформатор для ручной дуговой сварки может работать как от 220В, так и от 380В. Это зависит от того, сколько фаз у трансформатора. Выше мы уже говорили, что существуют однофазные, двухфазные и трехфазные аппараты. Однофазные работают от розетки 220В. Двухфазный сварочный трансформатор встречается редко, поэтому не будет заострять на нем внимание Трехфазные трансформаторы требуют напряжения 380В.

Также существуют комбинированные трансформаторные аппараты, способные работать при любом напряжении сети.

Функционал трансформатора

От функциональности напрямую зависит назначение сварочного трансформатора. Разделяют бытовые, профессиональные и промышленные аппараты. У них разные характеристики, соответственно разный функционал. Аппарат бытового класса не способен выдать более 200А, поэтому его возможности ограничены. А вот профессиональные модели генерируют от 300А и позволяют варить даже толстый металл.

трансформатортрансформатор

Промышленный сварочный трансформатор обладает возможностями, позволяющими выполнять самые сложные сварочные работы. Но, справедливости ради, сейчас трансформаторы практически не используются в промышленной сварке. Их заменили более технологичные аппараты.

Количество рабочих постов

Трансформаторы для ручной дуговой сварки могут предназначены для разного количества рабочих постов. Чем больше сварочных кабелей можно подключить к трансформатору, тем больше рабочих постов можно организовать.

Условно аппараты делятся на однопостовые и многопостовые. Однопостовые рассчитаны на одно рабочее место. Проще говоря, к такому аппарату можно подключить всего один сварочный кабель и работу сможет выполнить только один сварщик. Многопостовые аппараты позволяют подключать от 3 до 6 кабелей, тем самым позволяя осуществлять сварку трех-шести сварщикам одновременно.

Способ регулировки силы тока

Выше мы писали, что трансформатор для сварки оснащен регуляторным узлом в котором есть дроссель насыщения. Меняя расстояние между катушками можно изменить и силу тока. Но на самом деле, это не единственный тип регулировки сварочного тока.

Помимо дросселя насыщения может использоваться дроссель магнитного зазора, двигающийся или подмагниченный шунт, реактивная обмотка, подвижная катушка кондекнсатор, рассеивающиеся обмотки, тиристорные регулировки или импульсные стабилизаторы.

Как видите, существует множество разновидностей трансформаторов. Поэтому выбирайте аппарат исходя из своих потребностей и нужд. Для домашнего использования будет достаточно однофазного однопостового трансформатора с максимальной силой тока до 300А, с дросселем насыщения для регулировки. Такие аппараты наиболее надежны и неприхотливы в эксплуатации.

Вместо заключения

Трансформаторы — это надежные и неприхотливые аппараты, зарекомендовавшие себя при выполнении любых задач: от бытовых до промышленных. Сейчас они практически не используются из-за большого разнообразия аппаратов инверторного типа, но это не значит, что трансформаторы исчезнут. У них есть свои неоспоримые преимущества, которыми вряд ли смогут похвастаться даже самые современные инверторы.

С помощью трансформатора можно варить толстый металл, ему под силу сварка любой сложности. Но учтите, что для работы с трансформатором необходимо обладать навыками сварки. Только так вы сможете добиться достойного качества швов. С другой стороны, если вы изучите азы сварки на трансформаторе, то потом сможете качественно выполнять работу на любом типе сварочного оборудования. Желаем удачи в работе!

[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]

Сварочный аппарат своими руками: простая инструкция по сборке

В виду того, что в быту обывателям часто требуется работать с металлом, многие используют сварочные агрегаты. Но далеко не всем по карману приобретение дорогостоящего оборудования, из-за чего и возникает вопрос, как собрать сварочный аппарат своими руками. Процесс изготовления будет отличаться в зависимости от типа и конструктивных особенностей сварочного устройства.

Типы сварочных аппаратов

Современный рынок наполнен достаточно большим разнообразием сварочных аппаратов, но далеко не все целесообразно собирать своими руками.

В зависимости от рабочих параметров устройств различают такие виды устройств:

  • на переменном токе – выдающие переменное напряжение от силового трансформатора напрямую к сварочным электродам;
  • на постоянном токе – выдающие постоянное напряжение на выходе сварочного трансформатора;
  • трехфазные – подключаемые к трехфазной сети;
  • инверторные аппараты – выдающие импульсный ток в рабочую область.

Первый вариант сварочного агрегата наиболее простой, для второго понадобиться доработать классическое трансформаторное устройство выпрямительным блоком и сглаживающим фильтром. Трехфазные сварочные аппараты используются в промышленности, поэтому рассматривать изготовление таких устройств для бытовых нужд мы не будем. Инверторный или импульсный трансформатор довольно сложное устройство, поэтому чтобы собрать самодельный инвертор вы должны уметь читать схемы и иметь базовые навыки сборки электронных плат. Так как базой для создания сварочного оборудования является понижающий трансформатор, рассмотрим порядок изготовления от наиболее простого, к более сложному.

На переменном токе

По такому принципу работают классические сварочные аппараты: напряжение с первичной обмотки 220 В понижается до 50 – 60 В на вторичной и подается на сварочный электрод с заготовкой.

Перед тем, как приступить к изготовлению, подберите все необходимые элементы:

  • Магнитопровод – более выгодными считаются наборные сердечники с толщиной листа 0,35 – 0,5мм, так как они обеспечивают наименьшие потери в железе сварочного аппарата. Лучше использовать готовый сердечник из трансформаторной стали, так как плотность прилегания пластин играет основополагающую роль в работе магнитопровода.
  • Провод для намотки катушек – сечение проводов выбирается в зависимости от величины, протекающих в них токов.
  • Изоляционные материалы – основное требование, как к листовым диэлектрикам, так и к родному покрытию проводов – устойчивость к высоким температурам. Иначе изоляция сварочного полуавтомата или трансформатора расплавится и возникнет короткое замыкание, что приведет к поломке аппарата.

Наиболее выгодным вариантом является сборка агрегата из заводского трансформатора, в котором вам подходит и магнитопровод, и первичная обмотка. Но, если подходящего устройства под рукой нет, придется изготовить его самостоятельно. С принципом изготовления, определения сечения и других параметров самодельного трансформатора вы можете ознакомиться в соответствующей статье: https://www.asutpp.ru/transformator-svoimi-rukami.html.

В данном примере мы рассмотрим вариант изготовления сварочного аппарата из блока питания микроволновки. Следует отметить, что трансформаторная сварка должна обладать достаточной мощностью, для наших целей подойдет сварочный аппарат хотя бы на 4 – 5кВт. А так как один трансформатор для микроволновки имеет только 1 – 1,2 кВт, для создания аппарата мы будем использовать два трансформатора.

Для этого вам понадобится выполнить такую последовательность действий:

  • Возьмите два трансформатора и проверьте целостность обмоток, питаемых от электрической сети 220В.
  • Распилите магнитопровод и снимите высоковольтную обмотку, Распилите сердечникРис. 1: распилите сердечник
Уберите высоковольтную обмоткуРис. 2: уберите высоковольтную обмотку

оставив только низковольтную, в таком случае намотку первичной катушки уже делать не нужно, так как вы используете заводскую.

Установите на кабель держатель и электрод диаметром 4 – 5мм. Диаметр электродов подбирается в зависимости от силы электрического тока во вторичной обмотке сварочного аппарата, в нашем примере она составляет 140 – 200А. При других параметрах работы, характеристики электродов меняются соответственно.

Во вторичной обмотке получилось 54 витка, для возможности регулировки величины напряжения на выходе аппарата сделайте два отвода от 40 и 47 витка. Это позволит осуществлять регулировку тока во вторичке посредством уменьшения или увеличения  количества витков. Ту же функцию может выполнять резистор, но исключительно в меньшую сторону от номинала.

На постоянном токе

Такой аппарат отличается от предыдущего более стабильными характеристиками электрической дуги, так как она получается не напрямую с вторичной обмотки трансформатора, а от полупроводникового преобразователя со сглаживающим элементом.

Принципиальная схема выпрямления для сварочного трансформатораРис. 8: принципиальная схема выпрямления для сварочного трансформатора

Как видите, делать намотку трансформатора для этого не требуется, достаточно доработать схему существующего устройства. Благодаря чему он сможет выдавать более ровный шов, варить нержавейку и чугун. Для изготовления вам понадобится четыре мощных диода или тиристора, примерно на 200 А каждый, два конденсатора емкостью в 15000 мкФ и дроссель. Схема подключения сглаживающего устройства приведена на рисунке ниже:

Схема подключения сглаживающего устройстваРис. 9: схема подключения сглаживающего устройства

Процесс доработки электрической схемы состоит из таких этапов:

  • Установите полупроводниковые элементы на радиаторы охлаждения. Установите диоды на радиаторыРис. 10: установите диоды на радиаторы

В связи с перегревом трансформатора во время работы, диоды могут быстро выйти со строя, поэтому им нужен принудительный отвод тепла.

  • Соедините диоды в мост, как показано на рисунке выше, и подключите их к выводам трансформатора. Соедините диоды в мостРис. 11: соедините диоды в мост

Для подключения лучше использовать луженные зажимы, так как они не потеряют изначальную проводимость от больших токов и постоянной вибрации.

Используйте луженные зажимыРис. 12: используйте луженные зажимы

Толщина провода выбирается в соответствии с рабочим током вторичной обмотки.

  • Подключите силовые конденсаторы и дроссель во вторичную цепь диодного моста. Подключите силовые конденсаторыРис. 13: подключите силовые конденсаторы
  • Подсоедините к выводам сглаживающего устройства сварочные шлейфа, установите держатели для электродов – сварочный аппарат постоянного тока готов.

При сварке металлов таким аппаратом всегда следует контролировать нагрев не только трансформатора, но и выпрямителя. А при достижении критической температуры делать паузу для остывания элементов, иначе сварочный агрегат, сделанный своими руками, быстро выйдет со строя.

Инверторный аппарат

Представляет собой довольно сложное устройство для начинающих радиолюбителей. Не менее сложным процессом является подборка необходимых элементов. Преимуществом такого сварочного аппарата являются значительно меньшие габариты и меньшая мощность, в сравнении с классическими устройствами, возможность реализовать точечную сварку и т.д.

Принципиальная схема импульсного блокаРис. 14: принципиальная схема импульсного блока

В работе такая схема преобразует переменное напряжение из сети в постоянное, затем, при помощи импульсного блока, выдает ток большой амплитуды в область сварки. Этим и достигается относительная экономия мощности аппарата по отношению к его производительности.

Конструктивно инверторная схема сварочного аппарата включает в себя такие элементы:

  • диодный выпрямитель с магазином емкостей, балластным резистором и системой плавного пуска;
  • система управления на основе драйвера и двух транзисторов;
  • силовая часть из управляющего транзистора и выходного трансформатора;
  • выходная часть из диодов и дросселя;
  • система охлаждения из кулера;
  • система обратной связи по току для контроля параметра на выходе сварочного аппарата.

Для изготовления сварочного инвертора вам понадобится самостоятельно намотать силовой трансформатор, трансформатор тока на базе ферритового кольца. Для моста лучше использовать готовую сборку из быстродействующих полупроводниковых элементов.

К сожалению, большинство других элементов вряд ли найдутся под рукой в гараже или у вас дома, поэтому их придется заказывать или приобретать в специализированных магазинах. Из-за чего сборка инверторного блока своими руками обойдется не дешевле заводского варианта, а с учетом затраченного времени, еще и дороже. Поэтому для инверторной сварки лучше приобрести готовый аппарат с заданными рабочими параметрами.

Видео инструкции



различные сварочные аппараты постоянного и переменного тока

Сварочный трансформатор Сварочные трансформаторы — это конструкции для ручной, автоматической, дуговой сварки деталей. Их условно можно разделить на бытовые и профессиональные аппараты в зависимости от технических характеристик. Получаемое электричество перерабатывается до нужного значения для устройства. Принцип действия сварочного трансформатора в этом и заключается. Аппарат состоит из нескольких узлов, которые вместе образуют электрическую дугу.

Конструкция устройства

Схема устройства не является сложной. Многие пользователи способны самостоятельно заняться сборкой такой конструкции. Самая простая схема сварки будет работать на одной фазе. Но этого более чем достаточно.

Она состоит из трёх составляющих:

  • магнитный привод или сердечник;
  • первый слой обмотки;
  • второй слой обмотки.

Таким элементом, как магнитный привод или сердечник, является деталь из ферромагнитного сплава с замкнутым контуром. Первый слой обмотки соединяется с сетью, а второй направляется на массу и держатель электрода, которым непосредственно осуществляется сварка. При этом контур теряет сопротивление, а электромагнитная связь повышается.

Но это конструкция самой простой модели. Более профессиональные модели имеют и дополнительные элементы, такие как дроссель и другие.

Полная конструкция обыкновенного сварочного трансформатора состоит из следующих элементов:

  • сердечник;
  • держатель коробки;
  • зажим для сцепки проводов;
  • металлический ящик;
  • жалюзи для охлаждения;
  • рукоятка;
  • болт;
  • крышка конструкции;
  • вертикальный винт;
  • винтовая гайка;
  • первичная и вторичная обмотка трансформатора.

Принцип работы аппарата

Работает сварочный трансформатор по такому алгоритму: постепенно понижается напряжение до 55−80 В, и в то же время повышается сила тока до 50−450 ампер. В работе подобная конструкция в основном функционирует благодаря принципу переменного тока. Но есть и альтернативные модели, которые выдают постоянный ток. Также встречаются названия — выпрямительные сварочные аппараты.

Устройство и принцип действия сварочного трансформатораРаботает оборудование похожим образом. После соединения с сетью по первичному контуру проходит переменный ток, который и создаёт магнитное поле. И в первой, и второй обмотке проходит электрическая сила. Её можно определить в зависимости от количества витков обмотки.

К примеру, первая обмотка имеет 200 витков, а вторая 10. Коэффициент в этом случае выходит 200:10 = 20. Когда такое оборудование подключаем к обычной сети, то на выходе мы получим примерно одиннадцать ватт.

Для смены нагрузки сварки зачастую меняют зазор магнитного привода. Если зазор увеличить, то сила тока уменьшится. Если уменьшить зазор, то, соответственно, увеличится. Подобрать нужное напряжение можно, узнав количество витков.

Из чего состоит сварка

Такое устройство, как сварка, позволяет понизить напряжение и в этот же момент увеличить силу тока. Это и даёт возможность нагревать металл до нужной для его плавления температуры. Параметры силы и напряжения определяются в момент проектирования и создания трансформаторной сварки. Под определённые функции аппарат оборудуется специальными деталями, которые и определяют назначение работы конструкции.

Кроме первой и второй обмоток и магнитного привода, трансформатор имеет такие детали, как винт с вертикальной резьбой и рукоятка, позволяющая ему вращаться, винтовая гайка и зажимы. Также сварка оборудована корпусом с вентиляцией и подвесной системой, которая защищает сварку от внешних повреждений.

В трансформаторах, работающих по принципу переменного тока, есть и другие детали, позволяющие облегчить работу мастера.

Дополнительные узлы аппарата

Трансформатор для сварки как однофазный, так и трёхфазный и выпрямляющий, может иметь и определённое количество дополнительных узлов. С их помощью аппарат будет работать более качественно.

В качестве дополнительных узлов могут выступать:

  • дополнительные обмотки;
  • стабилизаторы;
  • конденсаторы;
  • регуляторы фаз.

Некоторые конструкции оборудованы подвижным шунтом. Расстояние между обмотками меняется за счёт образования новой детали, а не за счёт движения второго слоя обмотки. Дополнительной деталью является шунт, который будет менять зазор между обмотками. Ещё одна обмотка даст возможность регулировки напряжения.

И заводские профессиональные модели, и бытовые, как правило, требуют дополнительного сопротивления. Профессиональные мастера могут произвести соответствующую регулировку. Специальные возможности возникают и без разведения обмоток. Опытный мастер может сделать, таким образом, тонкие или толстые швы.

Подобное сопротивление может быть сделано в виде цельного корпуса. В нём расположены различные контакты, с помощью которых можно регулировать сопротивление.

Различные виды конструкции

Принцип действия бытового или профессионального образца определяет то, какими техническими характеристиками владеет определённый прибор. В связи с этим образовалось множество принципов и факторов классификации подобной аппаратуры. Например, на многопостные и однопостные. Последние предназначены исключительно для бытового использования. Они рассчитаны на инвертор в 3−9 кВт. Домашние сети не рассчитаны на мощность более 10 кВт.

В отличие от предыдущих, многопостные конструкции имеют сложное строение. Они считаются профессиональными и применяются с мощностью более 10 кВт. С одним таким аппаратом может одновременно работать до десяти человек.

Также можно разделить трансформаторы по фазному принципу на однофазный и трёхфазный аппарат. Существуют модели, которые могут переключаться на различное напряжение в сети.

Для применения в домашних условиях могут подойти однофазные агрегаты, а для профессионального уровня трёхфазные. По этому фактору можно определить и напряжение на выходе. Толстые детали можно сварить исключительно трёхфазным аппаратом, так как однофазные не смогу этого сделать.

Классифицировать можно также и по типу аппарата. В основном выделяют три лидирующие группы сварок:

  • Аппараты с минимальным рассеиванием магнитного поля. Характерно для такого аппарата наличие дросселя.
  • Конструкции с большим рассеиванием магнитного поля. Они имеют довольно сложную схему. Основные её детали — это несколько обмоток, конденсаторов и стабилизаторов. Не исключено присутствие и других дополнительных элементов.
  • Тиристорные конструкции. Оборудованы фазорегулятором. Характерные особенности и преимущества — это маленький вес, большая сила тока.

Такую классификацию можно применять только к устройствам с переменным током. Сварочные трансформаторы постоянного тока к этому не относятся. Для подобных конструкций характерными особенностями являются большие габариты, сложная схема и наличие выпрямителя. Самодельный сварочный аппарат постоянного тока своими руками может сделать только профессионал.

Они являются более надёжными и удобными в работе. Такой сварочный аппарат считается профессиональным при условиях использования его на постоянном токе. Этим прибором можно работать с различными видами цветных металлов. Их стоимость довольно высока, и в связи с этим применяются для сварки только профессиональными мастерами. Домашние требования может исполнить и сварочный трансформатор переменного тока.

Все модели переменного тока можно сделать самостоятельно, как и трансформатор для полуавтомата своими руками. В качестве исходного материала можно использовать трансформаторы советского производства с двойной намоткой.

Холостой ход

Сварочные конструкции могут работать как под напряжением, так и в режиме холостого хода. Когда создаётся сварочный шов, между электродом и непосредственно объектом сварки замыкается второй слой обмотки. С помощью электрического тока металл плавится и соединяет две детали в одну конструкцию. Когда детали связаны между собой, аппарат прекращает работу и включает состояние ожидания (холостой ход).

Сборка конструкции своими руками

Все элементы будущей конструкции должны быть на отведённых местах и состоять из металла и текстолита.

Самодельный сварочный аппарат По правилам сборки и большинству схем выпрямитель находится вблизи с трансформатором, а дроссель на одном уровне с выпрямителем. Регулятор напряжения должен находиться на панели аппаратного управления. Как основа для конструкции подойдёт и сталь, но рекомендуется использовать алюминий.

Можно использовать и приобретённый корпус для аппарата, например, основы для системного блока компьютера или т. п. Но главное — это прочность и надёжность конструкции.

Важно и то, что тиристоры должны размещаться на отдельной плате и далеко от трансформатора. Далеко от него также должен быть расположен выпрямитель.

Причиной такому расположению является сильное нагревание дросселя и непосредственно трансформатора.

Сварочные трансформаторы: устройство и принцип работы

Сварочные трансформаторы представляют собой оборудование для преобразования переменного тока для оптимального уровня сварки. Для обеспечения равномерной работы аппарат снижает входное напряжение до 60-75 Вольт.

Оборудование применяется в быту и промышленности, способно работать в тяжелых условиях.

Устройство и принцип работы электрооборудования, какие виды бывают, конструктивные особенности рассмотрим ниже.

В чем состоит принцип устройства?

Из чего состоит трансформатор для сварки и как он устроен? Однофазное устройство имеет простую структуру, состоящую из:

  • магнитного привода;
  • начальной и вторичной обмоток;
  • металлического корпуса;
  • рукоятки;
  • системы охлаждения;
  • зажима для проводов;
  • крышки корпуса;
  • ходовой гайки;
  • вертикального винта с ленточной резьбой.

схема устройства

Коэффициент преобразования определяет количество витков в обмотках. Проходящий переменный ток через сердечник из ферримагнитного сплава с замкнутым контуром, создает внутренне напряжение в каждом витке обмотки, оптимизируя выходное напряжение.

Начальная обмотка соединена с центральной сетью, вторичная – с массой и держателем электродов, который и осуществляет сварку. Контур теряет сопротивление, а связь электромагнитов повышается. Баланс переменного тока осуществляется с помощью регулятора.

схематичное прохождение тока

Конструктивная особенность каждого вида сварочного трансформатора зависит от параметров:

  • формы и типа сердечника, обмоток;
  • типа и мощности преобразования тока;
  • характеристик охлаждения обмоток;
  • параметров изоляции;
  • места установки оборудования;
  • необходимых требований к массе и сопротивляемости обмоток.

Некоторые модели сварочных трансформаторов оснащены определенными узлами. Дополнительные элементы: конденсаторы, дополнительные обмотки, вентиляция, стабилизаторы, совершенствуют работу аппаратов.

Смотрите познавательно-обучающее видео про устройство сварочного трансформатора:

Какие виды сварочных трансформаторов существуют?

В зависимости от конструкции электрического устройства и метода его регулирования классифицируют на три основные группы.

  1. Аппараты амплитудного регулирования с номинальным магнитным рассеиванием. Конструкция состоит из корпуса трансформатора с дроссельным механизмом регулирования выходного напряжения, дополнительной катушки. Дроссель находится на магнитопроводе. В этих моделях обмотки медные или алюминиевые.
  2. Трансформаторы амплитудного регулирования с повышенным магнитным рассеиванием. Отличительные особенности данного вида заключаются в конструкции шунтов и обмоток. При небольшом весе оборудования рабочие характеристики заключаются в повышенном коэффициенте мощности.
  3. Тиристорные приборы. Оснащены фазорегулятором, расположенным на цепи, которая соединена с тиристорами и системой управления.

По количеству фаз сварочное оборудование бывает однофазным и трехфазным.

220/380

Первые модели работают при входящем напряжении 220 Вольт. Такие аппараты используют в основном в домашних условиях.

Трехфазные приборы работают от сети с напряжением 380 Вольт, их применяют в промышленности. Увеличенная сила тока позволяет сваривать металлические изделия большей толщины.

Существуют аппараты, способные работать от сети напряжением 220 Вольт и 380 Вольт повсеместно.

В этом видео рассказывается, в чём разница между трёхфазным и однофазным сварочным:

Как работает сварочный трансформатор?

Основная задача устройства – преобразовать высокое входящее напряжение в низкое, оптимальное для работы. Это свойство дает возможность увеличить силу тока в обмотке, и как следствие происходит плавление металла.

Трансформаторная сварка производится поэтапно:

  • ток попадает на первичную обмотку высоковольтного напряжения, затем возникает магнитное поле переменного характера;
  • магнитный поток попадает в сердечник, который передает его на вторую обмотку, минимизируя индукционные потери;
  • магнитная индукция создает электродвижущую силу, вращая электроны металла, возникает постоянный электрический ток;
  • из-за большего количество витков во вторичной намотке, напряжение падает, а сила тока повышается;
  • во время замыкания металла с электродом создается равномерная электрическая дуга, которая переносит частички металла на свариваемые детали.

работа при нагрузке

Во время работы сварочный агрегат находится под постоянной нагрузкой. Но его преимущество заключается в возможности работы в режиме холостого хода.

В процессе сваривания деталей под напряжением происходит замыкание между заготовкой и электродом, образуется сварочный шов. Металлические изделия соединяются, благодаря электричеству.

После образования шва цепь размыкается. Оборудование переходит в режим ожидания (холостой ход).

напряжение холостого хода

Электродвижущие силы замыкаются в воздушных зазорах между витками. Именно они создают напряжение холостого хода. Такая работа аппарата считается безопасной. Показатели холостого хода достигают 48-70 Вольт. Они не должны превышать допустимые нормы.

В таких случаях применяют ограничители, которые автоматически срабатывают по окончанию процесса сварки. Для безопасной работы оборудование должно быть оснащено заземлением.

Важно! Проводить работы с электрооборудованием нужно в защищенном от влаги месте. Попадание воды на технику может вывести ее из строя.

На этом видео показан принцип работы трансформатора:

По какому принципу рассчитать сварочный трансформатор?

Сварочные аппараты бывают разной мощности. Их выбор будет зависеть от того, для какого вида сварки они используются. Основной расчет производится, исходя из количества витков в намотке и диапазона выдаваемого тока.

По назначению электроприборы делятся на:

  • бытовые трансформаторы – для сварки металлических изделий, толщиной не более 6мм, применяются для бытовых нужд в доме, гараже;
  • профессиональные аппараты – применяются в промышленных сферах, обеспечивая бесперебойную работу нескольких точек;
  • полупрофессиональные приборы – сваривают изделия до 8 мм толщиной, используются как в быту, так и в промышленности.

Отличия трансформаторов от инверторов

Отличие в процессе сварки трансформатором заключается в нестабильности электрической дуги. Сварочный шов изменяется в параметрах при малейшем колебании тока.

Инвертор имеет сложную конструкцию, состоящую из несколько узлов, управляемых блоком. Это дает возможность обеспечивать плавную регулировку тока.

инвертор или трансформатор

Трансформаторы имеют более простую конструкцию в отличие от инверторов. Поэтому их стоимость значительно ниже, чем у современных инверторов.

Простота конструкции сводит к минимуму возможность поломки. Если оборудование вышло из строя, ремонт не потребует больших затрат.

Правила выбора оборудования

Сварочные трансформаторы выбирают в зависимости от назначения и места эксплуатации.

  1. Напряжение сети. От требуемого напряжения зависит тип аппарата. Перед покупкой оборудования, нужно выяснить какое напряжение будет в месте работы 220 В или 380 В. Несоответствие этих параметров приведет к поломке техники.
  2. Напряжение холостого хода. Появление сварной дуги зависит от напряжения холостого хода. Чем выше его показатель, тем легче создать стабильность горения дуги.
  3. Количество рабочих мест. Если для работы потребуются несколько сварщиков, то бытовые модели для таких целей не подходят.
  4. Мощность. При выборе оборудования обращают внимание на два показателя мощности – входную и выходную. Между этими показателями должен быть минимальный порог.
  5. Продолжительность работы. От этого показателя зависит степень производительности аппарата. Чем выше показатель времени работы электрооборудования, тем выше производительность.
  6. Размеры и масса, мобильность. Габариты сварочного оборудования влияют на показатель производительности. Оснащение аппарата колесами делает его удобным в эксплуатации. Можно выбрать компактный или, наоборот, громоздкий вариант техники. Это будет зависеть от его предназначения.

Важно! Выбирая модель, нужно обратить внимание на защитные функции от перегрева. Это обезопасит сварщика от серьезных последствий во время работы.

Полезное видео, особенности выбора сварочных инверторов и трансформаторов:

Заключение

Что такое сварочный трансформатор и как с ним работать, рассмотрели в данной статье. Соблюдая рекомендации по эксплуатации оборудования для сварки можно избежать существенных проблем.

Правильно выбранный вариант техники обеспечит надежной и долговечной работой в процессе эксплуатации. А результат работы будет виден в качественном сварном шве.

инвертор или трансформатор Загрузка...

инверторы и трансформаторные преобразователи, а также электроды для них

Почти весь прошлый век сварочные работы производились на переменном токе, если не использовалась газосварка. Это было связано с тем, что более простого и недорогого сварочного оборудования не было в промышленности и строительстве.

Сварочный аппарат переменного тока представлял собой мощный понижающий трансформатор с регулятором тока в виде подвижной вторичной обмотки или дополнительных отводов в ней же. Это были надежные, простые устройства, при этом очень тяжелые и габаритные. Но благодаря развитию полупроводниковой техники появилась возможность создать сварочный аппарат постоянного тока, который по потребительским свойствам лучше своего «переменчивого» собрата.

Преимущества и недостатки

Применение постоянного тока позволяет получать шов лучшего качества благодаря тому, что электрическая дуга стабильна. Нет переходов через ноль, как у аппарата переменного тока, поэтому нет брызг.

Возможность использования прямой и обратной полярности позволяет варить нержавеющую сталь, цветные металлы, то есть электродуговая сварка постоянным током имеет более широкий диапазон применения при прочих равных условиях. При использовании инверторов сварочный аппарат получается значительно меньше по габаритам и весу.

Недостатками являются относительно высокая стоимость (по сравнению с аппаратами переменного тока) и чувствительность к пыли. Приходится часто чистить внутренние блоки.

Приборы на трансформаторах

Первые модели аппаратов для сварки постоянкой были развитием приборов переменного тока. Дополнительно к сварочному трансформатору на выходе вторичной обмотки монтировали диодный выпрямитель, выполненный по мостовой схеме, затем подключали мощные конденсаторы для уменьшения пульсаций и дроссель для получения более стабильной дуги.

От однофазной или трехфазной сети переменное напряжение поступало на первичную обмотку понижающего трансформатора. На выходе вторичной получалось напряжение порядка 70 В на холостом ходу, дальше поступало на выпрямитель и сварочный электрод.

При замыкании электрода на массу и последующем отрыве на небольшое расстояние (примерно 5 мм) возникала электрическая дуга. Сварщику оставалось вести электрод вдоль будущего шва со скоростью необходимой для образования сварочной ванны.

Инверторы

По дрогу принципу работают сварочные инверторы, которые тоже относятся к аппаратам постоянного тока. Преобразования в них происходят несколько по-другому.

Входное сетевое напряжение 220 В сразу преобразуется выпрямителем в постоянный ток. С помощью фильтра низких частот пульсации сглаживаются, и ток, в качестве питающего, поступает на задающий генератор, силовые биполярные или полевые транзисторы.

Генератор вырабатывает сигнал частотой от 40 до 80 кГц. Изменение частоты переменным резистором, выведенным на лицевую панель, позволяет регулировать силу сварочного тока. Эта частота поступает на управляющие входы силовых транзисторов, на выходе в результате получается импульсный ток той же частоты.

Для дальнейшего преобразования он пропускается через конденсаторы, чтобы получился высокочастотный переменный ток. Затем он подается на понижающий трансформатор.

С вторичной обмотки снимается пониженное напряжение высокой частоты. Благодаря этому не требуются такие громоздкие преобразователи (понижающие трансформаторы низкой частоты). Сварочный пост в таком случае получается компактным и эргономичным.

Получившийся высокочастотный ток вновь выпрямляется диодным мостом и превращается в постоянный. Для уменьшения пульсаций устанавливаются батареи конденсаторов, а для мягкости дуги – дроссель. Благодаря электронной схеме управления силой сварочного тока и напряжения, отсутствуют проседания мощности и нестабильность дуги.

Сварочный ток не зависит от изменения сетевого напряжения. Шов получается качественным. Сварщику гораздо легче работать таким сварочным аппаратом. Единственно, при пользовании электросваркой необходимо соблюдать требования к присадочной проволоке.

Электроды для сварки нужно использовать те, которые рекомендуются для данного вида металла. Диаметр необходимо выбирать исходя из толщины свариваемого материала.

Какие электроды использовать

Подбирая электроды для сваривания деталей постоянным током, в первую очередь необходимо убедиться в наличии сертификатов соответствия.

Они должны быть подтверждены соответствующими организациями типа «Центра стандартизации и метрологии» с соответствующими лицензиями. Дальше нужно выбирать электроды с учетом мощности сварочного аппарата, толщиной свариваемых деталей и вида металла. Среди многочисленных марок можно выделить такие:

  • для сварки постоянным током низкоуглеродистых и низколегированных сталей подойдут электроды УОНИ13/45. Ими хорошо варить сосуды, работающие под давлением, толстостенные детали, а также заваривать дефекты литья;
  • электродами УОНИ 13/55 также варят низкоуглеродистые и низколегированные стали. Используют при сварке сосудов высокого давления и стальных конструкций;
  • электродами ОЗС-12 ГОСТ 9467-75 варят ответственные конструкции из низкоуглеродистой стали. Сваривание производится во всех положениях, кроме вертикального шва;
  • ОЗС- 4 можно варить по окисленной поверхности с теми же сталями.

Перечисленные выше марки наиболее универсальные и простые в использовании. Их можно быстро зажечь и обеспечить стабильную дугу, поддерживаемую постоянным током.

Для средне и высоколегированных сталей применяются специальные электроды. Они имеют состав близкий к марке свариваемой стали.

Перед применением электродов необходимо убедиться, что они сухие, без сколов обмазки. Правильный подбор марки и диаметра, силы сварного тока обеспечит получение качественного сварного шва. Все необходимые данные имеются в инструкции по эксплуатации на сварочный аппарат и паспорте на электроды.

Самостоятельное изготовление

Сварочный аппарат постоянного тока имеет смысл делать своими руками, если есть запас полупроводниковых приборов подходящих по номиналам. При использовании трансформаторной традиционной схемы преобразования тока все будет достаточно дешево.

Если решили собирать инверторный аппарат, то покупка силовых транзисторов выйдет в копеечку, проще купить готовый инвертор.

Выпрямитель

Постоянный сварочный ток в самодельных аппаратах обычно рассчитывают на 160-200 ампер. Для этого оптимальными будут выпрямительные диоды В200 соединенные по мостовой схеме.

Нужно только учесть, что корпус от внутренностей у диода не изолирован, то есть при подаче напряжения на выводы, корпус тоже окажется под напряжением.

Так как они сильно греются при работе, то их устанавливают на радиаторы. Они должны быть изолированы друг от друга, корпуса сварочного оборудования и других элементов схемы.

Если в распоряжении имеются диодные мостовые сборки, то это еще лучше, поскольку схему будет проще собирать. У них прямой ток порядка 35-50 А. Если требуется мост помощнее, то сборки можно спаривать, ставить параллельно.

Надежность такого соединения меньше, чем у одиночного диода из-за разброса параметров, но если установить с запасом, то все будет замечательно. Корпуса у них не под напряжением, поэтому можно устанавливать на один радиатор.

Другие компоненты

Самодельный сварочный аппарат постоянного тока трансформаторного типа состоит из понижающего трансформатора мощностью от 7 кВт и выше, выпрямительного моста на диодах типа В200, ВЛ200 или нескольких мостовых диодных сборок, набора электролитических конденсаторов общей мощностью 30000 мкФ и дросселя. Для охлаждения диодов применяются алюминиевые радиаторы и вентилятор.

Все контакты рекомендуется делать пайкой для уменьшения переходных сопротивлений в местах соединений. Сварочный трансформатор будет иметь различные габариты в зависимости от мощности и используемой частоты преобразования. Это необходимо учесть при конструировании корпуса или его подборе.

Сварочные кабели должны подсоединяться к устройству через болтовое соединение. В таком варианте исполнения практически отсутствуют регулировки сварки постоянным током.

Если в наличии имеется сварочный аппарат переменного тока, то добавив выпрямительную схему можно получить устройство постоянного тока, но уже с регулировками по переменному напряжению, что тоже хорошо.

Изготовление сварочного аппарата инверторного типа под силу людям, разбирающимся в электронике. Здесь нет такого большого разброса по параметрам, как в трансформаторном аппарате.

Схемы достаточно сложные для начинающего радиолюбителя, но при соблюдении всех правил пайки микросхем и полупроводниковых приборов, особенно полевых транзисторов, можно сделать аппарат требуемых параметров.

Сварочный аппарат своими руками, сварочный трансформатор

Сварочные работы в домашних условиях давно стали обычным делом. Доступность аппаратов и расходных материалов, возможность недорого обучиться на курсах сварщиков, различные методички для получения самостоятельных навыков. Все эти факторы дают возможность сэкономить на оплате труда профессионального сварщика, и повысить оперативность работ.

Однако, если внимательно изучить рынок сварочных аппаратов, выясняются неприятные моменты:

  • Качественные сварочники имеют высокую стоимость, выгоднее несколько раз нанять специалиста (если, конечно, вы не занимаетесь этими работами постоянно).
  • Доступные по цене агрегаты имеют ряд недостатков: низкая надежность, плохое качество шва, зависимость от питающего напряжения и типа расходников.

Сварочный аппарат 1

Отсюда вывод: если необходимо высокое качество оборудования по доступной цене, придется сделать сварочный аппарат из доступных материалов своими руками.

Прежде чем рассматривать варианты самодельных сварочников, разберем принцип их работы

В основе работы любого агрегата лежит закон Ома. При неизменной мощности, имеется обратная зависимость между током и напряжением. Для нормальной работы требуется сила тока 60–150 А. Только в этом случае металл в зоне сварки будет плавиться. Представим себе сварочный аппарат, который работает напрямую с напряжением 220 вольт. Для достижения требуемой силы тока, потребуется мощность 15–30 кВт. Во-первых, для этого надо будет прокладывать отдельную линию энергоснабжения: большинство вводов в жилые помещения ограничены техническими условиями на уровне 5–10 кВт. Кроме того, для такой силы тока потребуется проводка сечением не менее 30 мм². Варить придется с соблюдением мер защиты при работе в электроустановках до 1000 вольт: резиновые боты, перчатки, ограждение рабочего места, и прочее.

Разумеется, обеспечить такие условия в реальности невозможно.

Поэтому любой сварочный аппарат преобразует напряжение (в сторону понижения): на выходе получаем искомый ток при сохранении разумной мощности.

Оптимальное значение напряжения — 60 вольт. При сварочном токе 100 А, это вполне приемлемые 6 кВт мощности. Как преобразовать напряжение?

Существуют четыре основных типа сварочных аппаратов

  1. Трансформатор. Устройство работает на переменном токе. Основной узел ничем не отличается обычного блока питания: на входе 220 вольт, на выходе требуемые 60 вольт. За счет возможности механического перемещения вторичной обмотки по сердечнику, меняется значение рабочего тока.Сварочный аппарат 2Преимущества: простота и дешевизна конструкции, ремонтопригодность.Недостатки: большие размер и вес, переменный ток приводит к нестабильному формированию сварочного шва, для работы требуется высокая квалификация специалиста.
  2. Выпрямитель. По сути, это тот же трансформатор, только с диодным (тиристорным) выпрямителем в цепи вторичной обмотки.Сварочный аппарат 3После преобразования напряжения на трансформаторе (с традиционным механическим регулятором силы тока), вторичное переменное напряжение выпрямляется одним из способов. В примитивных (недорогих) конструкциях применяется диодный мост. Более продвинутые схемы работают на тиристорной схеме, с возможностью регулировки параметров.Преимущества: стабильные параметры сварки, возможность работать с различными металлами, не требуется высокая квалификация мастера.Недостатки: более высокая стоимость, сложность в ремонте и обслуживании.Некоторые мастера переделывают простейший трансформаторный сварочник в аппарат постоянного тока. Для этого необходимо лишь собрать мощный выпрямитель, и подключить его к выходу вторичной обмотки. Для этого потребуются мощные диоды (собираем мост) и радиаторы для рассеивания тепла.Сварочный аппарат 4

    Общий недостаток рассмотренных схем — зависимость выходных параметров от качества электросети. Если есть просады напряжения (при сварке — это нормальное явление), меняются характеристики выходных напряжения и тока. За счет этого страдает качество сварочного шва. Поэтому ручная регулировка силы тока (перемещением обмоток) обязательна.

  3. Полуавтомат. Это продвинутый вариант выпрямителя, с устройством механической подачи сварочной проволоки в зону работ. Сварка производится в среде инертного газа, для выполнения работы требуется газовый баллон.Преимущества: качественный шов, нет необходимости в специальной подготовке мастера. Недостатки: требуется дополнительное оборудование (газовый баллон), высокая стоимость.
  4. Инвертор. На сегодняшний день самый распространенный сварочник среди любителей. В качестве преобразователя напряжения используется инверторный блок питания с ШИМ управлением. Эта технология на сегодняшний день стала доступной, что положительно сказывается на стоимости. Преимущества: работать с аппаратом может даже начинающий сварщик, компактные размеры, малый вес. Недостатки: не слишком высокая надежность, сложность в ремонте.

Любой из перечисленных аппаратов можно собрать самостоятельно. Проведем обзор технологий изготовления по моделям:

Трансформаторы (с выпрямителем или без него)

Сердце трансформатора — сердечник. Он набирается из пластин трансформаторной стали, изготовить которые вручную довольно проблематично. Правдами и неправдами исходный материал добывается на заводах, в строительных бригадах, на пунктах сбора металлолома. Полученная конструкция (как правило, в виде прямоугольника) должна иметь сечение не меньше, чем 55 см². Это довольно тяжелая конструкция, особенно после укладки обмоток.

При сборке обязательно надо предусмотреть регулировочный винт, с помощью которого можно двигать вторичную обмотку относительно неподвижной первички.

Сварочный аппарат 5

Чтобы не вдаваться в сложности расчетов сечения проводов, возьмем типовые параметры:

  • сила тока на вторичке 100–150 А;
  • напряжение холостого хода 60–65 вольт;
  • рабочее напряжение при сварке 18–25 вольт;
  • сила тока на первичной обмотке до 25 А.

Исходя из этого, сечение провода первички должно быть не менее 5 мм², если делать с запасом — можно взять провод 6–7 мм². Изоляция должна быть жаростойкой, из материала, не поддерживающего горение.

Вторичная обмотка набирается из провода (а лучше медной шины), сечением 30 мм². Изоляция тряпичная. Пусть толщина вас не пугает, количество витков на вторичке небольшое.

Количество витков первичной обмотки определяется по коэффициенту 0.9–1 виток на вольт (для наших параметров).

Формула выглядит так:

W(количество витков) = U(напряжение) / коэффициент.

То есть, при напряжении в сети 200–210 вольт, это будет порядка 230–250 витков.

Соответственно, при напряжении вторички 60–65 вольт, количество ее витков составит 67–70.

С технической точки зрения трансформатор готов. Для удобства использования рекомендуется выполнить небольшой запас по вторичной обмотке, с несколькими ответвлениями (на 65, 70, 80 витках). Это позволит уверенно работать в местах с пониженным напряжением сети.

Прятать агрегат в корпус, или оставлять открытым — это вопрос безопасности использования. Типовой изготовленный сварочный трансформатор своими руками выглядит так:

Сварочный аппарат 6

Оптимальный материал для корпуса — текстолит 10–15 мм.

Добавляем выпрямитель

Самодельный мощный сварочный трансформатор с точки зрения схемотехники — обычный блок питания. Соответственно выпрямитель устроен так же просто, как в сетевом заряднике для мобильного телефона. Только элементная база будет выглядеть на несколько порядков массивнее.

Как правило, в простую схему из диодного моста добавляют пару конденсаторов, гасящих импульсы выпрямленного тока.

Сварочный аппарат 7

Можно собрать выпрямитель и без них, но чем ровнее ток, тем качественней получается сварочный шов. Для сборки собственно моста применяются мощные диоды типа Д161–250(320). Поскольку при нагрузке на элементах выделяется много тепла, его нужно рассеивать с помощью радиаторов. Диоды крепятся к ним с помощью болтового соединения и термопасты.

Сварочный аппарат 8

Разумеется, ребра радиаторов должны либо обдуваться вентилятором, либо выступать над корпусом. Иначе вместо охлаждения они будут греть трансформатор.

Мини сварочный трансформатор

Если вам не нужно варить рельсы или швеллера из стали 4–5 мм, можно собрать компактный сварочник для спайки стальной проволоки (изготовление каркасов для самоделок) или сварки тонкой жести. Для этого можно взять готовый трансформатор от мощного бытового прибора (идеальный вариант — микроволновка), и перемотать вторичную обмотку. Сечение провода 15–20 мм², потребляемая мощность не более 2–3 кВт.

Сварочный аппарат 9

Расчет схемы производится также, как и для более мощных агрегатов. При сборке выпрямителя можно использовать менее мощные диоды.

Микросварочник

Если сфера применения ограничена спайкой медных проводов (например, при монтаже распределительных коробок), можно ограничиться конструкцией размером с пару спичечных коробков.

Выполняется на транзисторе КТ835 (837). Трансформатор изготавливается самостоятельно. Фактически — это высокочастотный повышающий преобразователь.

В отличие от традиционных сварочников, в данной схеме используется высокое напряжение, до 30 кВ. Поэтому при работе следует соблюдать осторожность.

Трансформатор мотаем на ферритовом стержне. Две первичные обмотки: коллекторная (20 витком 1 мм), базовая (5 витков 0.5 мм). Вторичная (повышающая) обмотка — 500 витков 0.15 проволоки.

Сварочный аппарат 10

Собираем схему, припаиваем по схеме резисторную обвязку (чтобы трансформатор не перегревался на холостом ходу), аппарат готов. Питание от 12 до 24 вольт, с помощью такого аппарата можно сваривать жгуты проводов, резать тонкую сталь, соединять металлы толщиной до 1 мм.

Сварочный аппарат 11

В качестве сварочных электродов можно использовать толстую швейную иглу.

Инвертор (импульсный блок питания для сварки)

Самодельный инверторный сварочный аппарат нельзя изготовить просто «на коленке». Для этого потребуется современная элементная база и опыт работы с ремонтом и созданием электронных устройств. Однако, не так страшна схема, как ее малюют. Подобных устройств сделано великое множество, и все они работают не хуже фабричных аналогов. К тому же, чтобы создать импульсный сварочный аппарат своими руками, не обязательно приобретать десятки дорогостоящих радиодеталей и готовых узлов. Большинство из них, особенно высокочастотные элементы для блока питания, можно позаимствовать у старых телевизоров или БП от компьютера. Стоимость близкая к нулю.

Рассматриваемый инвертор имеет следующие характеристики:

  • Ток нагрузки на электродах: до 100 А.
  • Потребляемая мощность от сети 220 вольт — не более 3.5 кВт (ток порядка 15 А).
  • Используемые электроды до 2.5 мм.

На иллюстрации изображена готовая схема, которая неоднократно опробована многими домашними мастерами.

Сварочный аппарат 12

Конструктивно инвертор состоит из трех элементов:

  1. Блок питания для схемы преобразователя и управления. Выполнен на доступной элементной базе, с применением оптрона от старого блока питания компьютера. При самостоятельном изготовлении трансформатора стоимость практически нулевая: детали копеечные. Номиналы и названия радиоэлементов на иллюстрации.
  2. Блок задержки заряда конденсаторов (для стартовой дуги). Выполнен на базе транзисторов КТ972 (абсолютно не дефицит). Разумеется, транзисторы устанавливаются на радиаторы. Для коммутации достаточно обыкновенного автомобильного реле с токовой нагрузкой на контактах до 40 А. Для ручного управления установлены обычные защитные автоматы (пакетники) на 25 А. Выходные 300 вольт — холостой ход. При нагрузке напряжение 50 вольт.
  3. Трансформатор тока — самый ответственный узел. При сборке особое внимание следует обратить на точность катушек индуктивности. Некоторую подстройку можно выполнить с помощью переменного резистора (на схеме выделен красным цветом). Однако если параметры не буду согласованными, требуемой мощности дуги достичь не удастся.ШИМ реализуется на микросхеме US3845 (одна из немногих деталей, которую придется покупать). Силовые транзисторы — все те же КТ972 (973). Некоторые элементы на схеме импортные, однако их легко можно заменить на доступные отечественные, поискав аналоги на сайте datasheet.Высокочастотный блок выполнен из частей строчного трансформатора от телевизора.

На выход сварочного инвертора подключаются рабочие провода длиной не более 2 метров. Сечение не менее 10 квадратов. При работе с электродами до 2.5 мм, падение тока минимальное, шов получается гладкий и ровный. Дуга непрерывная, не хуже заводского аналога.

При наличии активного охлаждения (вентиляторы от того-же компьютерного блока питания), конструкцию можно компактно упаковать в небольшой корпус. Учитывая высокочастотные преобразователи, лучше использовать металл.

Сварочный аппарат 13

Итог

Чем сложнее самодельный сварочный аппарат, тем ощутимей экономия. Именно простые трансформаторы обходятся дороже, по причине использования дорогостоящей меди в обмотках или трансформаторного железа. Импульсные блоки питания, особенно при наличии в запасе старых деталей от типовых электроприборов, обходятся практически бесплатно.

Видео по теме

Хорошая реклама